一种管式地下水排渗盲沟的制作方法
【专利摘要】一种管式地下水排渗盲沟，以已有的填埋场地的管式地下水排渗盲沟为基础，优化和改进其结构，在管涵的两侧对称布置左、右石笼墩，在左、右石笼墩之间、管涵的正上方布置柔性卸荷体，柔性卸荷体的顶面与左、右石笼墩的顶面平齐，荷载传递层覆盖在左、右石笼墩和柔性卸荷体的顶面上，该盲沟有在其上部高填土荷载的作用下管涵不会破裂的优点，适于布置在填埋场地下，尤其在高填土场地下，作为填埋场地的地下水排渗结构，保证地下水稳定地从填埋场地排出。
【专利说明】一种管式地下水排渗盲沟
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种管式地下水排渗盲沟及其施工工艺和应用，属于填埋场地地下水排渗的【技术领域】，确切说，属于高填方填埋场地地下的管式地下水排渗盲沟及其施工工艺和应用的【技术领域】。
[0002]【背景技术】
[0003]近年来，国内“低丘缓坡”综合利用、削峰填谷、移山造地等大型填埋场地建设项目，一般会将场地下的原始沟道全部或部分填埋，形成一种人工填埋场地。此类填埋场地的长期变形和稳定受场地形成后的地下水分布影响较大。若地下水在填埋场地下大量汇聚而得不到有效排泄，填筑体在水的长期浸泡下，会发生强度降低，湿化变形，容易出现场地不均匀沉陷，边坡滑塌失稳等工程破坏，从而对此类场地上的建构筑物带来不利的影响。因此，地下水排渗盲沟的性能是影响填埋场地工程建设成败的关键因素。
[0004]已有的填埋场地下的管式地下水排渗盲沟，大都借鉴公路行业地下水排渗技术。在填埋场地进行填土之前，在地表开挖基槽设置管式地下水排渗盲沟。盲沟长度因场地大小而异，介于0.1km?20km。通过盲沟的沟段上的任何一点，作一个与盲沟长度延伸方向正交的排渗断面，该沟段上的所有排渗断面的形状和构造都相同。见附图1。该断面为倒置的等腰梯形，面积介于0.3m2?20m2，所述盲沟包含粗粒石料、管涵、基础底层和反滤层，粗粒石料是粗粒的卵石、砾石、块石或碎石，管涵是混凝土管、钢筋混凝土管、玻璃钢夹砂管或高密度聚乙烯管，基础底层是细粒的碎石、砂石或砂子沿盲沟的延伸路线铺设，管涵放置在基础底层之上，粗粒石料布置在管涵的周围，反滤层包裹在管涵、基础底层和粗粒石料的外面。管式地下水排渗盲沟收集地下水并通过与盲沟连通的排渗体系进行疏导。地下水经反滤层及其内的粗粒石料渗入管涵，使地下水不会在填埋场地下大量汇聚，再经管涵进行排渗，从而不会对工程造成不利影响。反滤层阻止地下细微颗粒进入管涵内部，杜绝管涵内部的淤积堵塞。地下水通过两种方式之一或两种方式的组合，经由粗粒石料流入管涵。方式一，管涵管的管壁上有开孔，地下方式之一或两种方式的组合，经由粗粒石料流入管涵。方式一，管涵管的管壁上有开孔，地下水沿开孔进入管涵；方式二，相邻的管涵管的连接处预留空隙，空隙由土工布或三维复合排水网包裹反滤，地下水通过排水网和空隙进入管涵，粗粒石料40受阻，不能进入管涵30内部。
[0005]已有的管式地下水排渗盲沟并不能满足填埋场地对排渗地下水的苛刻要求。这种不足在多雨或地下水丰富地区尤为明显。近年来国内大型的填埋场地建设项目，一般选址位于山区或丘陵地区，场地面积大、地形地貌复杂、水文地质条件复杂、泉眼发育。工程所需的管式地下水排渗盲沟需保证能够在超大埋深(达到100m)的填土荷载作用下，保持长期稳定的地下水排渗功能。管涵在长期承受其上部巨大填土荷载作用下破裂的事故经常发生。根据目前已公开的工程实例和目前国内现行规范，如《埋地聚乙烯给水管道工程技术工程》(CJJ101-2004)、《公路排水设计规范》(JTJ018-97)、《混凝土和钢筋混凝土排水管》(GB/T11836-2009)，盲沟采用的地下排水管涵，在超过15m的填土荷载时将发生破裂，导致过水能力大幅下降，甚至造成场地的塌陷，大量地下水得不到有效排泄，地下水位升高，将增加场地发生不均匀沉降、边坡失稳等工程隐患的概率。提高管涵的强度到足以承担上部填土荷载或者采用现场制作涵洞等高承载力的结构可以解决填埋场地管式地下水排渗盲沟内管涵破裂的潜在风险。但提高管涵的强度或者现场制作涵洞将大幅提高工程造价，延长工期，而且，市场上还没有能满足高填方填埋场地对管涵强度要求的高强度成品管涵出售。
【发明内容】
[0006]本实用新型的一个目的是提供一种管式地下水排渗盲沟，该盲沟有在其上部高填土荷载的作用下管涵不会破裂的优点。该盲沟适于布置在填埋场地下，尤其在高填土场地下，作为填埋场地的地下水排渗结构，保证地下水稳定地从填埋场地排出。
[0007]为实现上述目的，本实用新型采取以下的技术方案。以已有的填埋场地的管式地下水排渗盲沟为基础，优化和改进其结构:在管涵的两侧对称布置左、右石笼墩，在左、右石笼墩之间、管涵的正上方布置柔性卸荷体，柔性卸荷体的顶面与左、右石笼墩的顶面平齐，荷载传递层覆盖在左、右石笼墩和柔性卸荷体的顶面上。这样，盲沟上部高填土的荷载大部分转由左、右石笼墩承担，管涵仅需承担一小部分上部高填土的荷载，确保管涵不会破裂，保证地下水稳定地从填埋场地排出。换句话说，本实用新型的技术方案能实现上述目的，在不采用强度更高的管涵和盲沟长期受到过大上部高填土荷载的情况下，通过减少管涵直接承受的荷载，确保管涵不破裂，从而提高了管涵的耐久性，防止了盲沟过水能力下降，保证填埋场地上部建构筑物的安全稳定。
[0008]现结合附图详细说明本实用新型的技术方案。一种管式地下水排渗盲沟，布置在填埋场地下的基槽90内，含粗粒石料40、管涵30、基础底层20和反滤层10，管涵30由一节一节的涵管柔性连接而成，管涵30放置在所述的盲沟的延伸路线上的基础底层20上，粗粒石料40布置在管涵30的周围，反滤层10包裹在管涵30、基础底层20和粗粒石料40的外面，所述的盲沟的排渗断面为倒置的等腰梯形，其特征在于，所述的填埋场地是高填方填埋场地，填土层厚度介于15m?130m,所述的盲沟内的粗粒石料40中还设有左、右石笼墩60a、60b、柔性卸荷体50和荷载传递层70，左石笼墩60a的构造与右石笼墩60b的构造相同，左石笼墩60a或右石笼墩60b由石笼网61和粗粒石料40组成，石笼网61是金属丝或者土工格栅编织的网状箱，石笼网61内充满压密的粗粒石料40，左、右石笼墩60a、60b的断面形状是正方形或矩形，最大边长为0.4m?2.0m，柔性卸荷体50是三维排水板、软式透水管、EPS板或轮胎碎片，柔性卸荷体50的宽度和厚度分别为0.2m?2.0m和0.2m?1.0m,荷载传递层70是加筋碎石复合垫层、混凝土板、钢筋混凝土板或金属板，荷载传递层70的宽度和厚度分别为Im?6m和0.45m?2.0m，左、右石笼墩60a、60b分别对称地、一个接一个地布列在管涵30的两侧，柔性卸荷体50布置在位于左、右石笼墩60a、60b之间的管涵30的正上方，荷载传递层70覆盖在左、右石笼墩60a、60b和柔性卸荷体50的顶面上，粗粒石料40填充在左、右石笼墩60a、60b、荷载传递层70和基础底层20与反滤层10之间的空间内。
[0009]本实用新型的技术方案的进一步特征在于，所述的加筋碎石复合垫层由土工材料碎石垫层交错迭合而成，每隔0.15m?0.25m,铺设一层土工材料,所述的土工材料是土工格栅、土工网格、或双向布置的土工条带，所述的碎石的连续级配是5mm?50mm。
[0010]本实用新型的第二个目的是提供一种建造管式地下水排渗盲沟的施工工艺。该工艺的特征在于，包括以下施工步骤:
[0011]步骤一开挖基槽90
[0012]沿管式地下水排渗盲沟延伸路线，开挖基槽90，基槽90底面应确保纵坡坡度在1%?5%，基槽90用来布置所述的盲沟；
[0013]步骤二铺设反滤层10
[0014]清除基槽90的槽面上的杂物和尖角块石，使基槽90的槽面保持平整，在基槽90的槽面上铺设反滤层10，与基槽90的槽面密贴；
[0015]步骤三铺设基础底层20
[0016]在反滤层10的水平顶面上，铺设基础底层20，压实；
[0017]步骤四布置左、右石笼墩60a、60b
[0018]石笼网61中填筑粗粒石料40并压实，每单元石笼网61装满后封盖，每对左、右石笼墩60a、60b由机械设备起吊至基础底层20中心线两侧对称布置，形成两列互相平行的石笼墩队列，左、右石笼墩60a、60b的间距大于管涵30的外径,相邻的左石笼墩60a紧靠布置，相邻的右石笼墩60b紧靠布置。
[0019]步骤五铺设管涵30
[0020]按传统的工艺，沿基槽底层20的中心线铺设管涵30，涵管一节一节地柔性连接，相邻管之间留有空隙，所述空隙采用土工布或三维复合排水网包裹反滤，旨在防止粗粒石料40进入管涵30的内部，基槽底层20支承管涵30的支承角大于90° ;
[0021]步骤六填筑粗粒石料40
[0022]在左、右石笼墩60a、60b内侧和管涵30外侧之间的空间填筑粗粒石料40，直到粗粒石料40的顶面超过管涵30的顶标高5cm?50cm，在左、右石笼墩60a、60b的外侧与反滤层10之间的空间填筑粗粒石料40，直到粗粒石料40的顶面与左、右石笼墩60a、60b的顶面平齐；
[0023]步骤七铺设柔性卸荷体50
[0024]沿左、右石笼墩60a、60b之间的中心线铺设柔性卸荷体50，直到柔性卸荷体50的顶面与左、右石笼墩60a、60b的顶面平齐，并在柔性卸荷体50左右两侧与左、右石笼墩60a、60b之间的空间填筑粗粒石料40，直到粗粒石料40的顶面与左、右石笼墩60a、60b的顶面平齐；
[0025]步骤八铺设荷载传递层70
[0026]在左、右石笼墩60a、60b和粗料材料40的顶面上铺设荷载传递层70，每填筑15cm?25cm，铺设一层土工材料，在其余空隙中，填筑粗粒石料40并压实至基槽90的顶部标闻;
[0027]步骤九覆盖反滤层10
[0028]在荷载传递层70的顶面上覆盖反滤层10，向基槽90回填土方并压实，至此，所述的盲沟建造完成。
[0029]本实用新型的第三个目的在于，提供一种用所述的管式地下水排渗盲沟为填埋场地或高填方填埋场地收集并导排地下水的方法。该方法的特征在于，在所述的填埋场地的地下设置所述的管式地下水排渗盲沟。
[0030]在【背景技术】中，管涵将承受全部上部填土带来的巨大上覆荷载，目前所能采用的管涵，其强度难以承受超过15m高的上覆填土荷载，长期使用容易造成管涵的开裂破坏。本实用新型的技术方案采用新型结构的管式排渗盲沟，通过新型结构具有的“荷载传递”和“卸荷作用”功能，解决了【背景技术】中管涵的强度难以承受上部填土的巨大荷载这一问题。“荷载传递”体现在:在管涵两侧设置左、右石笼墩，石笼墩的刚度比周围的粗粒石料的刚度高，形成刚度差，石笼墩正上方的填土土柱产生小于周围粗粒石料上部填土土柱的位移，荷载主要由左、右石笼墩承担，减少了作用在管涵上的荷载。此外，本实用新型的盲沟含有荷载传递层，在上覆填土的土压力作用下，荷载传递层将产生竖直方向的变形，从而产生阻止荷载传递层产生向下位移的抵抗力，上覆荷载即通过荷载传递层的应力传递到周围，减少了管涵上部受到的荷载。“卸荷作用”体现在:管涵顶部设置的柔性卸荷体属于轻质材料，允许一定的柔性变形，在上覆填土的土压力作用下，柔性卸荷体产生变形，柔性卸荷体上部的填土和周围填土产生差异沉降。依靠土体内部形成的剪力作用，上覆填土的土压力将重新分配，管涵上部直接受到的荷载减小。
[0031]与【背景技术】相比，本实用新型有以下优点和积极效果:
[0032]1、在高填方填土荷载作用下地基的不均匀沉降的影响下，本实用新型所述的盲沟具有优良而稳定的排渗能力，工作寿命长。
[0033]2、有效地减少管涵上部受到的荷载，保证管涵长期安全、稳定。
[0034]3、采用的石笼墩可进行机械化施工，比【背景技术】施工速度快，可节省工期。
[0035]4、本实用新型的技术方案采用高效的保护管涵的结构，大幅减少管涵上部受到的荷载，确保在挑选管涵建造本实用新型所述的盲沟时，可以选用强度较小的管涵，这将节省项目的造价。
【专利附图】
【附图说明】
[0036]图1为【背景技术】中的管式地下水排渗盲沟。图中，10是反滤层，20是荷载传递层，30是管涵，40是粗粒石料。
[0037]图2为本实用新型的管式地下水排渗盲沟横断面布置图。图中，50是柔性卸荷体，60a是左石笼墩，60b是右石笼墩，61是石笼网，70是荷载传递层，90是基槽，1_1’和2_2’处有本实用新型的一段管式地下水排渗盲沟纵断面布置图。
[0038]图3为本实用新型的一段管式地下水排渗盲沟在1-1’处的纵断面布置图。
[0039]图4为本实用新型的一段管式地下水排渗盲沟在2-2’处的纵断面布置图。
[0040]图5为本实用新型的管式地下水排渗盲沟的施工步骤。
【具体实施方式】
[0041]现结合附图和实施例，进一步说明本实用新型的技术方案。鉴于所有的实施例具有与上文“
【发明内容】
”所述的地下排渗盲沟完全相同的结构，为使行文简洁，在下文叙述的每一个实施例中，仅罗列各自的关键的技术数据。
[0042]实施例1-1为一个4km2的填埋场地，最大填方高度达112m，设置地下排渗盲沟，其沟道长度为lkm。依据需要的过水能力，管涵选择直径40cm的HDPE塑钢缠绕波纹管。设置的地下排渗盲沟，需保证盲沟内管涵结构安全，以顺利及时排除地下水。
[0043]一种管式地下水排渗盲沟，具有与上文“
【发明内容】
”所述的地下排渗盲沟完全相同的结构，为使行文简洁，避免重复，下面仅罗列所述的盲沟的关键的技术数据:
[0044]基槽90位于所述的填埋场地下112m深处；
[0045]粗粒石料40是碎石；
[0046]涵管是HDPE塑钢缠绕波纹管，其直径为40cm，相邻涵管的连接部位用土工布包裹;
[0047]基础底层20是砂子之类的细颗粒材料，厚度为30cm ；
[0048]所述的排渗断面的下底宽、上底宽和深度分别为3.30m、10.0m和5.0m ；
[0049]石笼网61是铁丝网状箱；
[0050]左、右石笼墩60a、60b在所述的排渗断面中的形状是正方形，边长为1.0m ；
[0051]柔性卸荷体50是塑料盲沟，其宽度为30cm ；
[0052]荷载传递层70是加筋碎石复合垫层，其宽度为4m ；
[0053]所述的加筋碎石复合垫层由土工材料碎石垫层交错迭合而成,铺设厚度为60cm,每隔20cm，铺设一层土工材料；
[0054]所述的土工材料是土工格栅；
[0055]所述的碎石的连续级配是5mm?50mm。
[0056]本实施例经管涵顶部土压力监测和管涵变形监测，管涵顶部最大土压力〈管涵设计强度。与【背景技术】相比，本实施例节约工程建设投资25%，节省工期35%。
[0057]实施例1-2 —种建造实施例1-1所述的地下排渗盲沟的施工工艺。该工艺完全按照上文“
【发明内容】
”所述的工艺的步骤施行，为使行文简洁，避免重复，下面仅罗列每个步骤的关键操作和技术数据。
[0058]具体的施工步骤:
[0059]步骤一中，基槽90的下底宽、上底宽和深度分别为3.30m、10.0m和5.0m，基槽90的底面应确保纵坡坡度在2% ；
[0060]步骤三中，基础底层20的厚度为30cm ；
[0061]步骤四中，左、右石笼墩60a、60b的间距80cm ;
[0062]步骤五中，基槽底层20支承管涵30的支承角为120° ；
[0063]步骤六中，粗粒石料40的顶面超过管涵30的顶标高IOcm ；
[0064]步骤八中，荷载传递层70为加筋碎石复合垫层，每填筑20cm，，铺设一层土工材料，所述的土工材料是土工格栅。
[0065]实施例2-1为一个IOkm2的填埋场地，最大填方高度达130m，需要设置地下排渗盲沟，其沟道长度为5km。依据需要的过水能力，管涵选择直径IOOcm的钢筋混凝土管。设置的地下排渗盲沟，需保证盲沟内管涵结构安全，以顺利及时排除地下水。
[0066]一种管式地下水排渗盲沟，具有与上文“
【发明内容】
”所述的地下排渗盲沟完全相同的结构，为使行文简洁，避免重复，下面仅罗列所述的盲沟的关键的技术数据:
[0067]基槽90位于所述的填埋场地下130m深处；
[0068]粗粒石料40是碎石；
[0069]涵管是钢筋混凝土管，其直径为100cm，相邻涵管的连接部位用土工布包裹；
[0070]基础底层20是砂子之类的细颗粒材料，厚度为30cm ；
[0071]所述的排渗断面的下底宽、上底宽和深度分别为7.0m、14.0m和7.0m ；[0072]石笼网61是镀锌钢丝包塑的网状箱；
[0073]左、右石笼墩60a、60b在所述的排渗断面中的形状是正方形，边长为2.0m ；
[0074]柔性卸荷体50是塑料盲沟，其宽度为50cm ；
[0075]荷载传递层70是加筋碎石复合垫层，其宽度为4m ；
[0076]所述的加筋碎石复合垫层由土工材料碎石垫层交错迭合而成,铺设厚度为120cm,每隔24cm，铺设一层土工材料；
[0077]所述的土工材料是土工格栅；
[0078]所述的碎石的连续级配是5mm?50mm。
[0079]本实施例经管涵顶部土压力监测和管涵变形监测，管涵顶部最大土压力〈管涵设计强度。与【背景技术】相比，本实施例节约工程建设投资15%，节省工期20%。
[0080]实施例3-1为一个3km2的填埋场地，最大填方高度达130m，需要设置地下排渗盲沟，其沟道长度为2.lkm。依据需要的过水能力，管涵选择直径150cm的钢筋混凝土管。设置的地下排渗盲沟，需保证盲沟内管涵结构安全，以顺利及时排除地下水。
[0081]一种管式地下水排渗盲沟，具有与上文“
【发明内容】
”所述的地下排渗盲沟完全相同的结构，为使行文简洁，避免重复，下面仅罗列所述的盲沟的关键的技术数据:
[0082]基槽90位于所述的填埋场地下130m深处；
[0083]粗粒石料40是碎石；
[0084]涵管是钢筋混凝土管，其直径为150cm，相邻涵管的连接部位用土工布包裹；
[0085]基础底层20是砂子之类的细颗粒材料，厚度为30cm ；
[0086]所述的排渗断面的下底宽、上底宽和深度分别为10.0m,20.0m和10.0m ；
[0087]石笼网61是土工格栅的网状箱；
[0088]左、右石笼墩60a、60b在所述的排渗断面中的形状是正方形，边长为3.0m ；
[0089]柔性卸荷体50是塑料盲沟，其宽度为80cm ；
[0090]荷载传递层70是加筋碎石复合垫层，其宽度为6m ；
[0091]所述的加筋碎石复合垫层由土工材料碎石垫层交错迭合而成,铺设厚度为180cm,每隔30cm,铺设一层土工材料；
[0092]所述的土工材料是土工格栅；
[0093]所述的碎石的连续级配是5mm?50mm。
【权利要求】
1.一种管式地下水排渗盲沟，布置在填埋场地下的基槽(90)内，含粗粒石料(40)、管涵(30)、基础底层(20)和反滤层(10)，管涵(30)由一节一节的涵管柔性连接而成，管涵(30)放置在所述的盲沟的延伸路线上的基础底层(20)上，粗粒石料(40)布置在管涵(30)的周围，反滤层(10)包裹在管涵(30)、基础底层(20)和粗粒石料(40)的外面，所述的盲沟的排渗断面为倒置的等腰梯形，其特征在于，所述的填埋场地是高填方填埋场地，填土层厚度介于15m~130m，所述的盲沟内的粗粒石料(40)中还设有左、右石笼墩(60a、60b)、柔性卸荷体(50)和荷载传递层(70)，左石笼墩(60a)的构造与右石笼墩(60b)的构造相同，左石笼墩(60a)或右石笼墩^Ob)由石笼网(61)和粗粒石料(40)组成，石笼网(61)是金属丝或者土工格栅编织的网状箱，石笼网(61)内充满压密的粗粒石料(40)，左、右石笼墩(60a、60b)的断面形状是正方形或矩形，最大边长为0.4m~2.0m，柔性卸荷体(50)是三维排水板、软式透水管、EPS板或轮胎碎片，柔性卸荷体(50)的宽度和厚度分别为0.2m~2.0m和0.2m~1.0m,荷载传递层(70)是加筋碎石复合垫层、混凝土板、钢筋混凝土板或金属板，荷载传递层(70)的宽度和厚度分别为Im~6m和0.45m~2.0m，左、右石笼墩(60a、60b)分别对称地、一个接一个地布列在管涵(30)的两侧，柔性卸荷体(50)布置在位于左、右石笼墩(60a、60b)之间的管涵(30)的正上方，荷载传递层(70)覆盖在左、右石笼墩(60a、60b)和柔性卸荷体(50)的顶面上，粗粒石料(40)填充在左、右石笼墩^0a、60b)、荷载传递层(70)和基础底层(20)与反滤层(10)之间的空间内。
2.根据权利要求1所述的管式地下水排渗盲沟，其特征在于，所述的加筋碎石复合垫层由土工材料碎石垫层交错迭合而成，每隔0.15m~0.25m,铺设一层土工材料,所述的土工材料是土工格栅、土工网格、或双向布置的土工条带，所述的碎石的连续级配是5mm~50mmo
【文档编号】E01F5/00GK203741852SQ201320802914
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2013年12月6日 优先权日:2013年12月6日
【发明者】梁永辉, 苏志鹏, 水伟厚, 陈国栋, 张斌, 卜崇鹏, 王勇华 申请人:上海申元岩土工程有限公司, 机械工业勘察设计研究院, 华东建筑设计研究院有限公司